माइनिंग इंफ्रास्ट्रक्चर में संपीड़ित हवा और थर्मल ऊर्जा का हाइब्रिड भंडारण

पोलैंड में वैज्ञानिकों ने परित्यक्त खदान शाफ्ट में एम्बेडेड थर्मल एनर्जी स्टोरेज सिस्टम (टीईएस) का उपयोग करके संपीड़ित वायु ऊर्जा भंडारण प्रौद्योगिकी विकसित की है। सिस्टम एक बाहरी गर्मी स्रोत के बिना संचालित होता है और एक एयर कंप्रेसर, एक अंतर्निहित थर्मल ऊर्जा भंडारण प्रणाली के साथ एक संपीड़ित वायु भंडारण टैंक और एक वायु विस्तारक का उपयोग करता है।

पोलैंड में सिलेसियन यूनिवर्सिटी ऑफ़ टेक्नोलॉजी के वैज्ञानिकों की एक टीम ने संपीड़ित वायु ऊर्जा भंडारण प्रौद्योगिकी (CAES) विकसित की है, जो कि थर्मल ऊर्जा भंडारण प्रणालियों (TES) का उपयोग करता है, जो कि संपीड़ित वायु टैंकों को कुशलतापूर्वक पुन: पेश करने के लिए परित्यक्त खानों में बनाया गया है। "हमारी भंडारण अवधारणा का उद्देश्य खनन के बाद भूमिगत बुनियादी ढांचे का पुन: उपयोग करना और उसकी रक्षा करना है, जो अक्सर खदान बंद होने के बाद अपूरणीय रूप से क्षतिग्रस्त हो जाता है," लुकासेज़ बार्टेला ने कहा, पीवी पत्रिका के संवाददाता, अध्ययन के लेखक।

समूह का मानना ​​है कि खनन क्षेत्रों में कम लागत वाली ऊर्जा बुनियादी ढांचा प्रदान करने की क्षमता है। "खदानें अक्सर बिजली संयंत्रों और/या वितरण स्टेशनों के पास स्थित होती हैं," शोधकर्ताओं ने कहा। "इससे मौजूदा ग्रिड कनेक्शन इन्फ्रास्ट्रक्चर का उपयोग करना संभव हो जाता है। इसके अलावा, अत्यधिक विकसित औद्योगिक क्षेत्रों के लिए निकटता बिजली संचरण हानि को कम करती है। थर्मल बिजली संयंत्रों के लिए ऊपर-जमीन भंडारण टैंक बनाने की आवश्यकता नहीं है, जो सीमित उपलब्ध स्थान को बचाता है।"

सिस्टम एक बाहरी गर्मी स्रोत के उपयोग के बिना संचालित होता है और एक एयर कंप्रेसर, अंतर्निहित थर्मल ऊर्जा भंडारण और एक वायु विस्तार के साथ एक संपीड़ित वायु भंडारण टैंक का उपयोग करता है। सिस्टम तत्व एकल-चरण या दो-चरण हो सकते हैं।

सिस्टम के प्रस्तावित कॉन्फ़िगरेशन में, टीपीपी टैंक अंतर्निहित है और सांद्रता से जुड़ा हुआ है। यह गर्मी के नुकसान को कम करने में मदद करता है, यहां तक ​​कि गर्मी भंडारण सामग्री को छोड़ देती है और शाफ्ट टैंक में हवा से गुजरती है। टीपीपी प्रणाली खदान की ज्यामिति के लिए अनुकूल है, गर्मी हस्तांतरण क्षेत्र को कम करती है, जो गर्मी भंडारण प्रक्रिया की ऊर्जा दक्षता पर सकारात्मक प्रभाव डालती है।

"एक दबाव टैंक की मात्रा में टीईएस प्रणाली को रखने का सबसे बड़ा लाभ एक पतली-दीवार वाले शेल संरचना का उपयोग करने की संभावना है जो थर्मल ऊर्जा के भंडारण के लिए सामग्री को घर देता है," बार्टेला ने समझाया। "यह सीएचपी प्रणाली की लागत को काफी कम कर सकता है।"

टैंक को वर्गों में विभाजित करने के लिए, एक छिद्रित तल के साथ स्टील सिलेंडर का उपयोग किया जाता है, जो इसे स्थापित करना आसान बनाता है और समय-समय पर गर्मी-अवशोषित सामग्री की परत का निरीक्षण करता है। वैज्ञानिकों ने कहा, "वर्गों के बीच संचार सीढ़ी की मदद से संभव होगा, जो टीईएस वर्टिकल पोजिशनिंग सिस्टम का भी हिस्सा हैं।"

चार्जिंग चरण के दौरान, कंप्रेसर को चलाने के लिए बिजली का उपयोग किया जाता है। हाइब्रिड अंडरग्राउंड सिस्टम बिल्ट-इन शट-ऑफ वाल्व के साथ एक इनलेट पाइपिंग के माध्यम से टैंक में गर्म संपीड़ित हवा की आपूर्ति करते हैं। हवा तब टीईएस प्रणाली से गुजरती है, संग्रहीत सामग्री को गर्म करती है।

अनलोडिंग चरण के दौरान, हवा टीईएस प्रणाली से होकर गुजरती है, संचित सामग्री से गर्मी को हटा देती है। गर्म हवा फिर एक विस्तारक में प्रवेश करती है, जो बिजली उत्पन्न करने के लिए एक जनरेटर चलाता है। समूह ने जोर देकर कहा, "गर्मी को अवशोषित करने के लिए उपयुक्त थर्मल स्टोरेज सामग्री की पर्याप्त मात्रा के साथ टीईएस डिवाइस को भरना फायदेमंद है, जो संग्रहीत हवा के उच्च शीतलन के लिए महत्वपूर्ण है।" "भूमिगत टैंक शेल के संपर्क में होने वाले भंडारण में हवा के तापमान को सीमित करके, गर्मी का नुकसान कम हो जाएगा, जिससे सीएईएस प्रणाली की ऊर्जा भंडारण दक्षता बढ़ेगी।"

उन्होंने 60,000 क्यूबिक मीटर की संपीड़ित वायु भंडारण क्षमता और 5 मेगापास्कल्स (एमपीए) के अधिकतम दबाव की गणना की। इसके आधार पर, उन्होंने गणना की कि सुविधा में लगभग 70 प्रतिशत की गोल यात्रा दक्षता और 95 प्रतिशत की ऊर्जा दक्षता के साथ एक भंडारण टैंक के साथ 140 MWh की ऊर्जा भंडारण क्षमता होगी।

वे यह भी बताते हैं कि विशेष मामलों में, खदान की विशिष्ट विशेषताओं के आधार पर, हवा के दबाव को 8 एमपीए तक के स्तर पर बनाए रखा जा सकता है। "इस मामले में, सिस्टम की ऊर्जा क्षमता 200 MWh से अधिक हो सकती है," बार्टेला पर जोर दिया गया। "एक आर्थिक दृष्टिकोण से, टीईएस प्रणाली में सामान्य चट्टानों का उपयोग करना सबसे अधिक फायदेमंद होगा, जैसे कि ग्रेनाइट या बेसाल्ट। हालांकि, वैकल्पिक सिंथेटिक सामग्रियों में शोध वर्तमान में सिलेसियन यूनिवर्सिटी ऑफ टेक्नोलॉजी में किया जा रहा है।"

समूह ने हाल ही में ऊर्जा भंडारण जर्नल में प्रकाशित एक अध्ययन में ऊर्जा भंडारण की अवधारणा प्रस्तुत की, जो एक नए थर्मल ऊर्जा भंडारण प्रणाली के आधार पर एक एडियाबेटिक पोस्ट-कटाई संपीड़ित वायु ऊर्जा भंडारण प्रणाली की ऊर्जा क्षमता का मूल्यांकन करती है। "वर्तमान में, हम केवल हीट स्टोरेज टैंक के डिजाइन को अनुकूलित करने पर काम कर रहे हैं, जो सीएचपी मॉड्यूल की लागत को कम कर सकता है," बार्टेला का निष्कर्ष है।

समूह के अनुसार, पोलैंड में 139 सक्रिय कोयला खदानें और 34 सक्रिय तांबे और रॉक नमक की खदानें हैं। वर्तमान में 39 को डिकॉमिशन करने की योजना है, जिनमें से लगभग आधे का उपयोग पानी को पंप करने के लिए किया जाता है। सबसे गहरी खदान में 1300 मीटर से अधिक की गहराई है।

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